水星磁気圏の磁気流体力学シミュレーション


イオを介して流れる電流


木星に見られるオーロラ

惑星

太陽風と惑星の相互作用

太陽から絶えず吹き出している超音速のプラズマ流「太陽風」は、惑星の超高層大気、もしくは惑星の固有磁場と相互作用し、惑星周辺のプラズマ・電磁環境に様々な影響を及ぼします。例えば、惑星の大気が宇宙空 間に剥ぎ取られる「大気散逸」現象は、その一例です。

近年の計算手法と計算機能力の急速な発達により、惑星周辺のプラズマ・電磁環境をコンピュータ上で再現できるようになりました。当研究室では、プラズマを磁気流体として扱う「磁気流体力学」シミュレーションや、一部を粒子として扱う「ハイブリッドシミュレーション」など、様々な手法を用いて、世界最先端の惑星周辺環境のシミュレーション研究を進めています。

木星イオ相互作用

相互作用によって起こること

1964 年に木星から到来する波長 10m帯の電波が衛星イオの軌道運動に関連していること が同定されて以降、木星磁気圏とイオの相互作用は研究されてきています。イオの軌 道運動によって誘導される電場は、図の矢印の方向に電流を流し、イオと木星電離圏の間 を電流が流れます。電流を担う電子は電場によって磁力線に沿って加速され、木星大気に 降り込みます。木星では地球と同じようにオーロラが観測されていますが、その一部はこ のようにして木星に降り込んだ電子が励起したものです。

数値シミュレーションの役割

木星イオ相互作用は方程式を解析的に解くことが難しい、電磁的、化学的変化が複合的に 伴うものです。遠隔観測では木星やイオ軌道近傍に、直接観測では探査機の軌道上に観測 範囲が制限されてしまいます。そのため相互作用の全体像の理解には数値シミュレーショ ンによる研究が欠かせません。